利用智能材料的3D打印技術(shù)

　　4D打印使用一種能夠自動變形的材料。4D打印過程只需特定條件(如溫度、濕度等)，不需要連接任何復雜的機電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀，它可以自動適應(yīng)外部變化，進行自我修復。

　　4D打印顛覆了傳統(tǒng)的造物方式，具有全新的造物邏輯。傳統(tǒng)而言，造物過程一般是，先模擬后制造，或者一邊建物一邊調(diào)整模擬效果。而4D打印通過硬件與軟件的緊密結(jié)合，把產(chǎn)品設(shè)計通過打印機嵌入可以變形的智能材料中，在特定時間或激活條件下，無需人為干預(yù)，也不用通電，便可按照事先的設(shè)計進行自我組裝。

　　行業(yè)尚屬起步階段，未來應(yīng)用潛力巨大

　　4D打印技術(shù)誕生僅僅三年，但其自提出以來便受到廣泛關(guān)注，展示了它在工業(yè)、建筑、航天、醫(yī)療、藝術(shù)、娛樂、服裝、軍事等諸多領(lǐng)域巨大的應(yīng)用潛力，并在世界很多國家都取得了十分重要的進展。作為開山鼻祖，美國這幾年始終致力于 4D打印的研究和應(yīng)用。其很多高校、科研院所和公司企業(yè)，都在對 4D 打印進行廣泛和深入的開發(fā)，有了很多令人矚目的重要成果。

　　多家公司企業(yè)正在對4D打印進行廣泛而深入的開發(fā)，未來行業(yè)增長情況樂觀。根據(jù)MarketsandMarkets發(fā)布的最新市場研究報告，到2019年，4D打印市場的容量將達到6300萬美元，而2025年這一數(shù)字將達到5.556億美元。據(jù)該公司預(yù)測，軍事與國防部門將成為4D打印市場整體增長的最前沿，2019年與軍工有關(guān)的應(yīng)用將占到的市場份額將達到55%，剩下的份額則會屬于航空航天領(lǐng)域。

　　4D打印材料、設(shè)計軟件和打印機是決定未來技術(shù)突破的重點。打印材料，要開發(fā)適合 4D 打印的新型材料特別是智能復合材料;設(shè)計軟件，要為 4D 打印研發(fā)具有良好適應(yīng)性的計算機編程設(shè)計軟件。打印機，制造專為4D打印所用的打印機，能更好“領(lǐng)會”和實現(xiàn) 4D 打印意圖，能夠更好適應(yīng)打印環(huán)境和要求。

　　重構(gòu)未來社會的黑科技

　　4D打印帶來高端私人訂制，在家里打印屬于自己的“創(chuàng)新工廠”。4D打印出現(xiàn)后，其所改變的將不再只是私人訂制的問題，而是讓每個消費者都可以實現(xiàn)自定義工廠、自主化生產(chǎn)。也就是說，未來我們要選用冰箱，將不再是直接購買一臺龐大的冰箱回家，而只需要購買核心的關(guān)鍵部件，甚至連關(guān)鍵部件都可以自己定義到4D打印機上進行打印，通過不同種材料的打印之后，讓其在我們需要的時候，進行自動連接并組裝成為我們所設(shè)想和需要的那臺冰箱。

　　4D打印將實現(xiàn)工業(yè)制造集約化。在不久的將來，4D打印技術(shù)將徹底改變當前制造與商業(yè)的業(yè)態(tài)形式;同時還將簡化工業(yè)制造中的多余繁瑣環(huán)節(jié)，將浪費降到最低，實現(xiàn)能源利用最大化。比如，運用4D打印技術(shù)的飛機，在面臨特定環(huán)境變化時可以實現(xiàn)自我分解，以最為理想的狀態(tài)給乘客提供保護;在航天方面也是如此，我們不再需要帶著組裝好的龐大設(shè)備進入太空，只要帶上材料和4D打印機，或是打印好的材料進入太空即可。

　　4D打印納米級的細胞，為人體內(nèi)派駐癌癥疫苗。通過打印這些納米級與人體細胞類似的藥物細胞，將相對應(yīng)的癌細胞病毒設(shè)置為介質(zhì)觸發(fā)源，然后將其注射到人體內(nèi)環(huán)境。那么，當這些4D打印的“人體衛(wèi)士”細胞在體內(nèi)巡邏時，一旦遇到癌細胞就能觸發(fā)形變，實現(xiàn)點對點的藥物釋放，從而將癌細胞病毒消滅，并隨人體代謝排出體外。